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摘要:随着经济的发展，深基坑工程愈来愈多，且深度也越来越深。本文结合某工程具体实例，并从此类工程的设计方案选择、施工工程质量控制和施工的效果等方面对深基坑支护施工工艺及应用措施作了详细的介绍，为类似工程提供参考。
关键词:深基坑支护；设计；施工；效果
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
目前，城市建设迅速发展，高层建筑日益增多，深基坑工程也随之越来越多。然而深基坑支护工程施工的好坏直接影响到整个基础工程的安全、质量和工期，不控制好深基坑支护工程的施工质量，可能会带来整个工程的长时间停工。因此，做好深基坑支护工程的施工显得尤为重要。
1 工程概况
某工程是由4栋22层商住楼及4层商业裙楼所组成的，框架剪力墙结构，设2层地下室，采用钻孔灌注桩基础。本基坑开挖面积约5296m2，基坑支护周长约483m，设计±0.00=25.75m，自然地面标高约为25.45m，地下负一层底板面标高-4.20m，地下负二层底板面标高-7.80。
2 设计思路及方案优选
2.1 基坑工程特点
⑴基坑开挖较深：本工程有二层地下室，基坑实际开挖深度为13.40m。
⑵基坑开挖深度范围内岩土层力学性质较差，大部分为软弱土层：①填土层，该层土质不均匀，结构松散，透水性较强；②层粉质粘土夹粉土，粘性土以软塑为主，工程性能差；③-1层粘土，可塑，③-2层粉质粘土呈软塑；④-1粉土夹粉砂、④-2层粉砂夹粉土，较为松散，为承压含水层，基坑底座落在④-1、④-2层中。上述土层基本为软弱土层，呈松散和软～可塑状态，强度底，其工程性能差，对坑壁的稳定性有一定影响，对基坑开挖不利。支护结构应有一定的结构强度和整体稳定性。
⑶环境条件较为紧张且在基坑东北侧靠近公路和西北侧靠近一期地下室有大量的管线，埋置深度为地面下1.5～2.0m，且局部管线已在基坑范围内，需要架空或移位。基坑支护的重点与难点是对基坑内外环境的保护，基坑外环境主要是周边马路及其地下管线与周围构筑物；坑内环境主要是对坑内已施工的工程桩，不能使坑内的工程桩发生偏移、断桩。
⑷隔渗与深井降水：侧壁土层中含粉砂较多，需要竖向隔渗，坑底已经揭露承压水含水层，需要进行疏干降水。
⑸本基坑开挖面积较大(开挖面积约8596m2，基坑支护周长约483m)，且位于主城区，须合理组织施工，加强动态监测。
2.2 基坑支护方案选择
基坑周边分布有管线及住宅楼等这些建(构)筑物均对过大的沉降和差异沉降敏感，支护设计必须严格控制支护结构的水平变位，控制降水等地下水治理措施对周边环境造成的地面变形，基坑实际开挖深度达到13.40m，场地狭小无法采取放坡开挖，基坑四侧距离红线较近，限制了桩锚支护的使用，悬臂桩排弯距大，变形大，既不安全又不节约；重力式挡墙因挖深大，变形无法控制，地下连续墙虽然具有挡土、止水兼作地下室外墙等特点，但其造价高、工期长、施工工序繁杂且需专门的大型施工机械，需逆作法施工，与之相比，灌注桩加搅拌桩或高压旋喷桩止水帷幕是一种更为经济的隔渗方案，考虑到本基坑较为规则，且长度较大，宽度较窄，适用用角撑和对撑支护，所以确定选用桩撑方案，该种支护形式对周边环境影响较小、安全性较强、变形小，造价低、通过合理的施工组织设计和技术措施可以减少对挖土、结构施工的不利影响。钢支撑方案不需要养护、施工速度快、拆撑简单、对结构施工影响相对较小，但节点的处理复杂、安全性能低、造价相对较高。钢筋混凝土支撑受力条件好、节点处理简单、造价相对低，只是养护时间较长，对拆撑及结构施工影响大，综合考虑该项目的工期及施工方便，另外冠梁兼作围囹，最终选择桩排加一道钢筋混凝土内支撑的方案。
地下水对基坑的稳定性影响是不容忽视的，对于上层滞水选择了沿支护外围设置2排深层搅拌桩防渗墙止水，对基底承压水处理选择效果好，造价低的中深井疏干降水。
3 深基坑支护结构
3.1 桩排设计
基坑坡项高度0.8m土体按1:1放坡，地面荷载取q=15kPa。采用“天汉”软件极限平衡法和弹性抗力法分别进行了桩长和内力计算，根据场地地层变化、不同开挖深度及不同周边环境分7个断面进行土压力和内力计算，土压力计算模式为朗肯土压力理论公式，粘性土采用水土合算，粉土及砂性土层采用水土分算。支护桩为一排桩径φ1400mm，桩间距1700mm的钻孔桩，桩身砼强度C35，桩顶标高为22.25m。
3.2 内支撑及立柱桩
根据m法计算结果确定水平支撑力的标准值，内支撑计算按平面有限元法，主撑设计尺寸1000×800(高×宽)，辅撑设计尺寸为700×500(高×宽)、600×400(高×宽)两种，冠梁设计尺寸1000×1600(高×宽)，其配筋分别为8φ22、6φ22、5φ22、11Φ32，冠梁主筋采用Ⅲ级钢其它都为Ⅱ级钢筋，内支撑的主、辅撑中心与冠梁中心同高，混凝土强度为C35。支撑梁下设置立柱，立柱桩设计时，考虑钢筋混凝土支撑梁自重、立柱桩自重、附加轴力影响，按抗压及抗拔承载力进行验算，立柱位于基坑底面以下为φ900mm钻孔灌注桩，桩身砼强度C30，配主筋10φ22，螺旋箍筋φ8@200。钻孔桩在基坑底面以下的有效长度20.0m；其上为格构式角钢至主支撑梁底面，格构式角钢立柱埋入钻孔桩内长度为3.0m。
3.3 换撑及拆撑
本基坑共设置三道换撑传力体系：第一道换撑传力体系是地下室底板外的换撑传力带，第二、三道换撑传力体系是负一、二层底板外的换钢撑梁。换撑传力带材料为C30素混凝土，地下室底板外边与基坑钻孔支护桩内边之间的空隙应全部用C30素混凝土填实，回填至底板顶面平齐。换撑的钢撑为φ219×6钢管，逐桩布置，换撑传力体系完成，待地下室楼板施工完毕，并达到80%设计强度后，拆除内支撑结构体系。基坑内支撑平面布置情况见图1，基坑围护典型剖面见图2。
图1基坑内支撑平面布置图
图2 基坑支护结构剖面图
4 地下水控制
4.1 基坑侧壁止水措施
基坑周边沿钻孔桩外侧设置两圈相互搭接的搅拌桩作隔渗止水帷幕，以隔离上层滞水，深层搅拌桩采用三轴机械施工。基坑止水帷幕宽650mm，止水帷幕顶以上0.8m坡面放坡1:1，坡面及支护桩侧采用φ22L=1000土钉及φ6.5@250×250钢筋网挂网喷射砼保护。
搅拌桩直径φ400mm，有效长度18.0m，桩顶标高24.65m，水泥为强度等级42.5水泥，其掺入量18%；桩排距250mm，搭接宽度150mm，平行基坑方向桩间距325mm，搭接宽度75mm。
4.2 坑底承压水处理措施
基坑开挖至承台垫层底时已挖穿含水层，为保证土方开挖顺利进行，采用中深管井疏干降水。基坑面积为8596m2，承压水头按该地区丰水期水位20.00m考虑，设计目标动水位降至坑底以下1m，经计算及优化后，整个基坑布置了21口降水井、3口观测井，降水井孔径为500mm，管径250mm，孔深35m，单井抽水量设计为80m3/h。
5 基坑施工
基坑支护开挖施工的流程：支护桩施工→建立基坑开挖环境监测系统并取得所需的基础数据→冠梁以上土方开挖及边坡土钉挂网喷射混凝土→内支撑体系、冠梁施工→内支撑体系养护→开挖至基底→基础及底板施工→基础底板外换撑传力带施工→施工至负二层地下室底板及底板向四周延伸至支护桩并与支护桩可靠连接→施工至负一层地下室底板及底板向四周延伸至支护桩并与支护桩可靠连接→拆支撑施工→地下施工至±0.00标高(地下主体施工完成)→支护施工完成。该工程于2011年8月至2011年11月进行了基坑开挖，2012年4月完成地下室施工至±0.00标高，内支撑的换撑及拆撑已完成。
6 基坑支护效果
为及时掌握基坑支护结构变形及对周围建筑物的影响，在基坑支护体系上设置观测点123个，测斜管19处，周边建筑、道路、管线上设置观测点61个。根据2011年7月20日至2012年4月9日基坑监测报告，基坑开挖至地下主体施工完成(地下室施工至±0.00标高)，支护结构最大水平位移为30.43mm，地表最大沉降位移21.96mm，最大测斜位移28.20mm(s3号监测孔位于基坑东北侧邻近两栋9层建筑，地面下3.0m)，钢盘应力计显示支撑梁应力变化幅度均较小。基坑变形均在允許范围内，基坑监测及其运行结果表明该基坑的设计是成功的，对周边建(构)筑物及道路没有产生不利影响，整个基坑工程安全顺利的完成。
7 结束语
通过上述的分析研究，充分证明了该深基坑支护工程的设计与施工是合理的，并且得出严格的施工和严密的监测是确保深基坑支护工程成功的关键这一事实。同时，内支撑是一种可靠的支护方式，将会成为主要的支护方式。对于在深厚软弱土层的深基坑，一定要在技术手法上给予重视，确保基坑及周围环境的安全，避免事故的发生。
参考文献
[1]张值忠.某地下室深基坑支护施工中遇到的问题及对策[J].城市建设理论研究.2011(13)
[2]叶伟导.某商住楼地下室深基坑工程的设计与施工[J].建材技术与应用.2010(05)
关键词:深基坑支护；设计；施工；效果
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
目前，城市建设迅速发展，高层建筑日益增多，深基坑工程也随之越来越多。然而深基坑支护工程施工的好坏直接影响到整个基础工程的安全、质量和工期，不控制好深基坑支护工程的施工质量，可能会带来整个工程的长时间停工。因此，做好深基坑支护工程的施工显得尤为重要。
1 工程概况
某工程是由4栋22层商住楼及4层商业裙楼所组成的，框架剪力墙结构，设2层地下室，采用钻孔灌注桩基础。本基坑开挖面积约5296m2，基坑支护周长约483m，设计±0.00=25.75m，自然地面标高约为25.45m，地下负一层底板面标高-4.20m，地下负二层底板面标高-7.80。
2 设计思路及方案优选
2.1 基坑工程特点
⑴基坑开挖较深：本工程有二层地下室，基坑实际开挖深度为13.40m。
⑵基坑开挖深度范围内岩土层力学性质较差，大部分为软弱土层：①填土层，该层土质不均匀，结构松散，透水性较强；②层粉质粘土夹粉土，粘性土以软塑为主，工程性能差；③-1层粘土，可塑，③-2层粉质粘土呈软塑；④-1粉土夹粉砂、④-2层粉砂夹粉土，较为松散，为承压含水层，基坑底座落在④-1、④-2层中。上述土层基本为软弱土层，呈松散和软～可塑状态，强度底，其工程性能差，对坑壁的稳定性有一定影响，对基坑开挖不利。支护结构应有一定的结构强度和整体稳定性。
⑶环境条件较为紧张且在基坑东北侧靠近公路和西北侧靠近一期地下室有大量的管线，埋置深度为地面下1.5～2.0m，且局部管线已在基坑范围内，需要架空或移位。基坑支护的重点与难点是对基坑内外环境的保护，基坑外环境主要是周边马路及其地下管线与周围构筑物；坑内环境主要是对坑内已施工的工程桩，不能使坑内的工程桩发生偏移、断桩。
⑷隔渗与深井降水：侧壁土层中含粉砂较多，需要竖向隔渗，坑底已经揭露承压水含水层，需要进行疏干降水。
⑸本基坑开挖面积较大(开挖面积约8596m2，基坑支护周长约483m)，且位于主城区，须合理组织施工，加强动态监测。
2.2 基坑支护方案选择
基坑周边分布有管线及住宅楼等这些建(构)筑物均对过大的沉降和差异沉降敏感，支护设计必须严格控制支护结构的水平变位，控制降水等地下水治理措施对周边环境造成的地面变形，基坑实际开挖深度达到13.40m，场地狭小无法采取放坡开挖，基坑四侧距离红线较近，限制了桩锚支护的使用，悬臂桩排弯距大，变形大，既不安全又不节约；重力式挡墙因挖深大，变形无法控制，地下连续墙虽然具有挡土、止水兼作地下室外墙等特点，但其造价高、工期长、施工工序繁杂且需专门的大型施工机械，需逆作法施工，与之相比，灌注桩加搅拌桩或高压旋喷桩止水帷幕是一种更为经济的隔渗方案，考虑到本基坑较为规则，且长度较大，宽度较窄，适用用角撑和对撑支护，所以确定选用桩撑方案，该种支护形式对周边环境影响较小、安全性较强、变形小，造价低、通过合理的施工组织设计和技术措施可以减少对挖土、结构施工的不利影响。钢支撑方案不需要养护、施工速度快、拆撑简单、对结构施工影响相对较小，但节点的处理复杂、安全性能低、造价相对较高。钢筋混凝土支撑受力条件好、节点处理简单、造价相对低，只是养护时间较长，对拆撑及结构施工影响大，综合考虑该项目的工期及施工方便，另外冠梁兼作围囹，最终选择桩排加一道钢筋混凝土内支撑的方案。
地下水对基坑的稳定性影响是不容忽视的，对于上层滞水选择了沿支护外围设置2排深层搅拌桩防渗墙止水，对基底承压水处理选择效果好，造价低的中深井疏干降水。
3 深基坑支护结构
3.1 桩排设计
基坑坡项高度0.8m土体按1:1放坡，地面荷载取q=15kPa。采用“天汉”软件极限平衡法和弹性抗力法分别进行了桩长和内力计算，根据场地地层变化、不同开挖深度及不同周边环境分7个断面进行土压力和内力计算，土压力计算模式为朗肯土压力理论公式，粘性土采用水土合算，粉土及砂性土层采用水土分算。支护桩为一排桩径φ1400mm，桩间距1700mm的钻孔桩，桩身砼强度C35，桩顶标高为22.25m。
3.2 内支撑及立柱桩
根据m法计算结果确定水平支撑力的标准值，内支撑计算按平面有限元法，主撑设计尺寸1000×800(高×宽)，辅撑设计尺寸为700×500(高×宽)、600×400(高×宽)两种，冠梁设计尺寸1000×1600(高×宽)，其配筋分别为8φ22、6φ22、5φ22、11Φ32，冠梁主筋采用Ⅲ级钢其它都为Ⅱ级钢筋，内支撑的主、辅撑中心与冠梁中心同高，混凝土强度为C35。支撑梁下设置立柱，立柱桩设计时，考虑钢筋混凝土支撑梁自重、立柱桩自重、附加轴力影响，按抗压及抗拔承载力进行验算，立柱位于基坑底面以下为φ900mm钻孔灌注桩，桩身砼强度C30，配主筋10φ22，螺旋箍筋φ8@200。钻孔桩在基坑底面以下的有效长度20.0m；其上为格构式角钢至主支撑梁底面，格构式角钢立柱埋入钻孔桩内长度为3.0m。
3.3 换撑及拆撑
本基坑共设置三道换撑传力体系：第一道换撑传力体系是地下室底板外的换撑传力带，第二、三道换撑传力体系是负一、二层底板外的换钢撑梁。换撑传力带材料为C30素混凝土，地下室底板外边与基坑钻孔支护桩内边之间的空隙应全部用C30素混凝土填实，回填至底板顶面平齐。换撑的钢撑为φ219×6钢管，逐桩布置，换撑传力体系完成，待地下室楼板施工完毕，并达到80%设计强度后，拆除内支撑结构体系。基坑内支撑平面布置情况见图1，基坑围护典型剖面见图2。
图1基坑内支撑平面布置图
图2 基坑支护结构剖面图
4 地下水控制
4.1 基坑侧壁止水措施
基坑周边沿钻孔桩外侧设置两圈相互搭接的搅拌桩作隔渗止水帷幕，以隔离上层滞水，深层搅拌桩采用三轴机械施工。基坑止水帷幕宽650mm，止水帷幕顶以上0.8m坡面放坡1:1，坡面及支护桩侧采用φ22L=1000土钉及φ6.5@250×250钢筋网挂网喷射砼保护。
搅拌桩直径φ400mm，有效长度18.0m，桩顶标高24.65m，水泥为强度等级42.5水泥，其掺入量18%；桩排距250mm，搭接宽度150mm，平行基坑方向桩间距325mm，搭接宽度75mm。
4.2 坑底承压水处理措施
基坑开挖至承台垫层底时已挖穿含水层，为保证土方开挖顺利进行，采用中深管井疏干降水。基坑面积为8596m2，承压水头按该地区丰水期水位20.00m考虑，设计目标动水位降至坑底以下1m，经计算及优化后，整个基坑布置了21口降水井、3口观测井，降水井孔径为500mm，管径250mm，孔深35m，单井抽水量设计为80m3/h。
5 基坑施工
基坑支护开挖施工的流程：支护桩施工→建立基坑开挖环境监测系统并取得所需的基础数据→冠梁以上土方开挖及边坡土钉挂网喷射混凝土→内支撑体系、冠梁施工→内支撑体系养护→开挖至基底→基础及底板施工→基础底板外换撑传力带施工→施工至负二层地下室底板及底板向四周延伸至支护桩并与支护桩可靠连接→施工至负一层地下室底板及底板向四周延伸至支护桩并与支护桩可靠连接→拆支撑施工→地下施工至±0.00标高(地下主体施工完成)→支护施工完成。该工程于2011年8月至2011年11月进行了基坑开挖，2012年4月完成地下室施工至±0.00标高，内支撑的换撑及拆撑已完成。
6 基坑支护效果
为及时掌握基坑支护结构变形及对周围建筑物的影响，在基坑支护体系上设置观测点123个，测斜管19处，周边建筑、道路、管线上设置观测点61个。根据2011年7月20日至2012年4月9日基坑监测报告，基坑开挖至地下主体施工完成(地下室施工至±0.00标高)，支护结构最大水平位移为30.43mm，地表最大沉降位移21.96mm，最大测斜位移28.20mm(s3号监测孔位于基坑东北侧邻近两栋9层建筑，地面下3.0m)，钢盘应力计显示支撑梁应力变化幅度均较小。基坑变形均在允許范围内，基坑监测及其运行结果表明该基坑的设计是成功的，对周边建(构)筑物及道路没有产生不利影响，整个基坑工程安全顺利的完成。
7 结束语
通过上述的分析研究，充分证明了该深基坑支护工程的设计与施工是合理的，并且得出严格的施工和严密的监测是确保深基坑支护工程成功的关键这一事实。同时，内支撑是一种可靠的支护方式，将会成为主要的支护方式。对于在深厚软弱土层的深基坑，一定要在技术手法上给予重视，确保基坑及周围环境的安全，避免事故的发生。
参考文献
[1]张值忠.某地下室深基坑支护施工中遇到的问题及对策[J].城市建设理论研究.2011(13)
[2]叶伟导.某商住楼地下室深基坑工程的设计与施工[J].建材技术与应用.2010(05)